Question

4．要測定一個(gè)自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻R_L，實(shí)驗(yàn)室提供以下器材：
A．待測線圈L：阻值約為2Ω，額定電流為2A
B．電流表A₁量程為0.6A，內(nèi)阻為r₁=0.2Ω
C．電流表A₂量程為3.0A，內(nèi)阻r₂約為0.2Ω
D．變阻器R₁值為0-10Ω
E．變阻器R₂值為0-1kΩ
F．定值電阻R₃=10Ω
G．定值電阻R₄=100Ω
H．電源E：電動(dòng)勢E約為9V，內(nèi)阻很小
I．單刀單擲開關(guān)兩個(gè)S_l和S₂，導(dǎo)線若干．要求實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，在盡可能大的范圍內(nèi)測得多組A₁表、A₂表的讀數(shù)I_l、I₂，然后利用I_l-I₂圖象求出線圈的電阻R_L．
（1）實(shí)驗(yàn)中定值電阻應(yīng)該選F，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇D．（請?zhí)钇鞑男蛱枺?br />（2）請?jiān)诜娇騼?nèi)補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)電路原理圖2（器材用適當(dāng)?shù)姆�號表示）�?br />（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先斷開開關(guān)s₂．
（4）實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)作出I₂-I₁圖象，如圖1所示，則線圈的直流電阻值為RL=2.04Ω．

Answer 1

分析 （1）測量線圈自感很大，連接實(shí)物圖時(shí)要考慮到保護(hù)電路，通過對電壓和電流的分析，選擇滑動(dòng)變阻器和定值電阻，
（2）從實(shí)驗(yàn)要求上選擇電路的解法；明確分村和限流接法的伏缺點(diǎn)；
（3）實(shí)驗(yàn)中要保護(hù)電流表A₁，從而判斷先斷開哪個(gè)電鍵．
（4）根據(jù)部分電路的歐姆定律可表示出通過兩個(gè)電表的電流關(guān)系，根據(jù)兩個(gè)電流表示數(shù)的關(guān)系可求出電感線圈的電阻．

解答 解：（1）測量線圈的電阻一般采用伏安法，為了防止測量自感系數(shù)很大的線圈斷電產(chǎn)生的大自感電流燒壞電表，可與電表串聯(lián)一個(gè)開關(guān)． 由于待測線圈L的阻值約為2Ω，額定電流為2A，最大電壓為4V，而電源電動(dòng)勢為9V，所以定值電阻選F（R₃）；滑動(dòng)變阻器選D（R₁）即可．
（2）由于本實(shí)驗(yàn)盡可能大的范圍內(nèi)測得數(shù)據(jù)，所以必須采用滑動(dòng)變阻器的分壓接法；電流表A₂的量程大，所以電流表A₂外接電路進(jìn)行測量，電路如圖所示．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)為了防止測量自感系數(shù)很大的線圈斷電產(chǎn)生的大自感電流燒壞電表，應(yīng)先斷開開關(guān)S₂
（4）由電路圖知自感線圈兩端的電壓與下邊支路電壓相等，所以I₁（R₃+r₁）=（I₂-I₁）R_L
得：R_L=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（R₃+r₁）
從I₁--I₂圖象上選取一組數(shù)據(jù)，如（0.3，1.8）代入公式得：R_L=$\frac{0.3Ω}{1.8Ω-0.3Ω}$×（10Ω+0.2Ω）=2.04Ω．
故答案為：（1）F；D（2）如圖所示；（3）S₂；（4）2.04Ω．

點(diǎn)評 本題的關(guān)鍵是據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行儀器的選擇和滑動(dòng)變阻器的解法的選擇；要求電流或電壓的測量值從零或很小開始逐漸增大的實(shí)驗(yàn)必須采用分壓電路，且分壓電路中滑動(dòng)變阻器選擇阻值較小的；儀器的選擇應(yīng)遵循安全性、精確性、節(jié)能性、方便性原則綜合考慮，靈活擇�。�